Un tipo emergente de material llamado estructura metal-orgánica (MOF) podría ayudar a mejorar la entrega de material genético para el tratamiento de enfermedades.

Los MOF son materiales híbridos construidos a partir de iones metálicos unidos por moléculas orgánicas. En biomedicina, se han utilizado principalmente como vehículos de administración de productos farmacéuticos de molécula pequeña, pero ahora un equipo dirigido por KAUST ha desarrollado un sistema basado en MOF para llevar el ADN a través de las membranas celulares a las células diana.

Los investigadores construyeron sus MOF utilizando una colección de bloques de construcción de ácido nucleico y aminoácidos no naturales unidos por átomos de zinc, ensamblados en una matriz similar a una pirámide. Cargaron los materiales resultantes con ADN monocatenario. Las estructuras protegieron la carga genética de la degradación enzimática y ayudaron a transportar el ADN monocatenario a las células, donde terminó dentro del núcleo, el santuario interior de la célula donde tiene lugar toda la actividad genética.

Un desafío crítico en la terapia génica sigue siendo la entrega segura y efectiva de materiales genéticos, y la mayoría de los métodos que se usan hoy en día son costosos, ineficientes, imprecisos o potencialmente tóxicos. El sistema de administración ideado por KAUST podría ofrecer un medio mejorado para regular la expresión génica y la función en las células de las personas como una forma de tratar el cáncer, la hemofilia y muchos otros trastornos genéticos.

"Estos marcos biocompatibles pueden funcionar como plataformas estabilizadoras para material genético, especialmente para aplicaciones futuras en vacunación y medicina personalizada", dice el investigador principal Niveen M. Khashab de KAUST, quien describió el sistema de materiales en la revista JACS Au , junto con sus estudiantes Othman Alahmed y Walaa Baslyman y con el posdoctorado Santanu Chand.

Los investigadores detallaron cómo un ácido nucleico particular incluido en sus MOF, una molécula llamada adenina, una de las cuatro bases químicas en el ADN, se empareja con su ácido nucleico asociado en el ADN monocatenario para promover la carga de cargas genéticas. Los análisis computacionales también demostraron la importancia de las interacciones electrostáticas en la encapsulación del ADN dentro de su plataforma.

El material que funcionó mejor para llevar el ADN a los núcleos celulares mostró una estructura en forma de aguja con un rango de tamaño de alrededor de 500 a 600 nanómetros. Eso es más pequeño que incluso la célula humana más pequeña, pero Khashab cree que una versión aún más minúscula podría funcionar mejor. Ella dice:"Estamos en la etapa de preparación de partículas más pequeñas en la región de la nanoescala para asegurar la internalización celular eficiente para los próximos estudios en ratones". Si tiene éxito, podrían seguir ensayos en humanos. + Explora más

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